L'eau de pluie est légèrement acide du fait de sa teneur en CO2 dissous. Au cours de son infiltration dans le sol et le sous-sol, elle se charge en ions et acquiert des propriétés physiques et chimiques qui caractérisent l'eau de la nappe qu'elle forme.
Les eaux souterraines sont plus ou moins minéralisées en fonction:
- de la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés au cours de l'infiltration;
- du temps de contact de l'eau avec les minéraux, donc de la vitesse de percolation de l'eau dans le sous-sol;
- du temps de renouvellement de l'eau de la nappe par l'eau d'infiltration.
On voit l'importance des minéraux solubles des roches et de la perméabilité de l'aquifère dans la minéralisation de l'eau.
Dans l'aquifère, il s'établit un équilibre entre la composition chimique de l'eau et celle des roches: l'eau prend une minéralisation qui demeure stable dans le temps et sert à caractériser un faciès hydrochimique.
* Dans les terrains cristallins (granitiques), sableux et gréseux -c'est à dire riche en minéraux siliceux et silicatés - les eaux sont douces: elles sont peu minéralisées mais acides et agressives pour les conduites: c'est le cas ds eaux des réservoirs sableux de l'Albien et de l'Oligocène dans l'Oise.
* Dans les réservoirs calcaires, les eaux sont dures, moyennement à fortement minéralisées en sels de calcium et magnésium; elles entartrent les conduites. C'est le cas des eaux de la nappe de la craie. Dans les réseaux karstiques, l'eau peut se charger de particules argileuses en suspension au cours des fortes pluies.
* Au contact du gypse, fréquent dans les terrains tertiaires du Bassin de Paris, l'eau se charge en sulfate de calcium et devient dure (séléniteuse) et impropre à la consommation.
* En bordure de mer, les aquifères peuvent être en contact avec l'eau de mer: échange au niveau du biseau salée, contamination de l'eau d'infiltration par les embruns salés. L'eau de la nappe devient plus ou moins saumâtre. L'invasion de la nappe d'eau douce par l'eau salée est accélérées par les pompages et le rabattement de la nappe (cas de la nappe de la plaine du Sous au Maroc).
* L'eau des nappes alluviales a une qualité qui dépend de celle de la nappe qui l'approvisionne et de celle de la rivière.
En Picardie, les principaux faciès hydrochimiques sont les suivants.
* faciès bicarbonaté calcique: le plus fréquent; c'est celui de la nappe de la craie.
* faciès sulfaté calcique: fréquent dans les nappes de l'Eocène moyen et supérieur.
* faciès bicarbonaté sodique: c'est celui de l'aquifère profond des sables verts (Albien); le sodium est libéré par les minéraux argileux qui fixent à sa place le calcium.
* faciès chloruré sodique: dans les aquifères en bordure de mer.
Certains aquifères peuvent présenter des faciès mixtes.
Figure 1: Salinité des eaux de l'aquifère des grès permo-triasique en Lorraine (adapté de MANIA): la salinité augmente avec la profondeur
Tableau 1: Composition chimique de quelques eaux minérales